Konu anlatımı
Bir ipin ucunu düzenli olarak aşağı yukarı salladığında ip boyunca ilerleyen dalgalar oluşur. Bu alt başlıkta bir dalgayı tanımlayan periyot, frekans, dalga boyu, genlik ve hız kavramlarını ve aralarındaki ilişkileri nitel olarak göreceksin. TYT'de bu kavramlarla sayısal hesap yapılmaz.
Titreşim ve dalga
Bir denge konumu çevresinde tekrarlanan gidip gelme hareketine titreşim denir. Bir ortamdaki titreşimin komşu noktalara aktarılarak enerji taşıyacak biçimde yayılmasına dalga hareketi denir. Dalga ilerlerken ortamın tanecikleri dalgayla birlikte taşınmaz, bulundukları yerde titreşir; taşınan, enerjidir. Su yüzeyindeki bir mantar, dalgalar geçerken yerinde aşağı yukarı iner çıkar ama dalgalarla birlikte kıyıya gitmez.
Periyot, frekans, dalga boyu ve genlik
Kaynağın bir tam titreşimi, yani bir tam dalganın oluşması için geçen süreye periyot (T) denir ve saniyeyle ölçülür. Birim zamanda yapılan titreşim ya da oluşan dalga sayısına frekans (f) denir; frekans hertz (Hz) birimiyle ölçülür ve periyodun tersidir: f = 1/T. Frekans büyüdükçe periyot küçülür. Bir tam dalganın uzunluğuna, yani ardışık iki tepe ya da iki çukur arasındaki uzaklığa dalga boyu (λ) denir. Ortamdaki bir noktanın denge konumundan en büyük uzaklaşmasına genlik denir; genlik dalganın taşıdığı enerjiyle ilgilidir.
Dalganın hızı
Dalga bir periyotluk sürede bir dalga boyu kadar ilerler; bu yüzden dalganın hızı v = λ/T, yani v = λ·f bağıntısıyla verilir. Dalganın hızı yalnızca ortamın özelliklerine bağlıdır; aynı ortamda farklı frekanslardaki dalgalar aynı hızla ilerler. Frekans ise yalnızca kaynağa bağlıdır ve dalga başka bir ortama geçerken değişmez. Aynı ortamda frekans artırılırsa hız değişmediği için dalga boyu kısalır; dalga başka bir ortama geçerken hız değişirse frekans aynı kaldığı için dalga boyu hızla aynı yönde değişir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bir öğrenci gergin bir ipin ucunu önce yavaş, sonra daha hızlı sallayarak periyodik dalgalar oluşturuyor. İkinci durumda periyot, frekans, dalga hızı ve dalga boyu nasıl değişir?
Çözüm. Daha hızlı sallamak birim zamandaki titreşim sayısını, yani frekansı artırır; frekans artınca periyot kısalır. Dalganın hızı ipin özelliklerine bağlı olduğu için değişmez. v = λ·f bağıntısında hız sabitken frekans arttığı için dalga boyu kısalır; ipte dalgalar daha sık görünür.
Örnek 2. Bir kaynağın oluşturduğu periyodik dalga, dalganın daha hızlı ilerlediği ikinci bir ortama geçiyor. Frekans, periyot ve dalga boyu nasıl değişir?
Çözüm. Frekans kaynağa bağlı olduğu için değişmez; frekans değişmediği için periyot da değişmez. Dalga ikinci ortamda daha hızlı ilerler. v = λ·f bağıntısında frekans sabitken hız arttığına göre dalga boyu da artar; yani dalga hızlı ortama geçince dalga tepeleri birbirinden uzaklaşır.
Sık yapılan hatalar
- Frekansı artan dalganın daha hızlı ilerlediğini sanmak.
- Genliğin dalganın hızını etkilediğini düşünmek; genlik enerjiyle ilgilidir, hızı ortam belirler.
- Dalga boyunu tepe ile çukur arasındaki uzaklık sanmak; dalga boyu iki ardışık tepe arasıdır.
- f = 1/T; frekans arttıkça periyot azalır.
- v = λ·f; hız ortama, frekans kaynağa bağlıdır.
- Dalga enerji taşır, maddeyi taşımaz.